JPH08302202A - 難燃性ポリマー組成物 - Google Patents
難燃性ポリマー組成物Info
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- JPH08302202A JPH08302202A JP4470296A JP4470296A JPH08302202A JP H08302202 A JPH08302202 A JP H08302202A JP 4470296 A JP4470296 A JP 4470296A JP 4470296 A JP4470296 A JP 4470296A JP H08302202 A JPH08302202 A JP H08302202A
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Abstract
して用いられるポリスチレン系ポリマー材料の優れた特
性を生かしつつ、燃焼時の腐蝕性ガスや発煙の抑制され
た難燃材料を提供する。 【解決手段】 ポリスチレン等のポリマー100重量部
に対し、ポリリン酸アンモニウム等の燐系化合物を1〜
30重量部、加熱膨脹性黒鉛を1〜30重量部配合し
て、難燃性かつ低発煙性のポリマー組成物を構成する。
Description
有し、かつ燃焼時に腐蝕性ガスや煙の発生の抑制された
ポリマー材料に関するものである。
料、電気・電子・OA機器のエンクロージャーや内部部
品、車両の内装材料、建築材料等としてのポリマー材料
は、火災発生・延焼の危険を抑制する為に難燃化が望ま
しく、さらに、義務付けられているものも多い。ポリマ
ー材料の難燃化には、従来、ハロゲン系難燃剤、水酸化
マグネシウム、水酸化アルミニウム、赤リン、リン化合
物等の難燃剤が提案されている。しかしながら、これら
も次の様な問題点を持っており、必ずしも完全なもので
はない。
度の難燃性(例えばUL−94V−0、V−1、V−2
等)を達成できるが、煤や煙の発生が多い。また、ポリ
マー組成物の加工時や火災時の加熱により、ハロゲン化
水素等の酸性物質を多少なりとも発生するので、加工機
器の腐蝕や、火災現場での人的又は周辺の機器への悪影
響が懸念される。
ウム等の金属水酸化物は、発煙性や腐蝕性ガス発生の恐
れはないが、多量の配合を必要とする。従って、ポリマ
ーの優れた特性である機械強度や軽量性を大きく損う。
酸エステル等は、ポリアミド、ポリエステル、ポリフェ
ニレンオキシド等の所謂エンジニアリングプラスチック
スに対しては、少量で高度の難燃性を達成できる優れた
難燃剤である。しかし、ポリオレフィンやポリスチレン
等の汎用のポリマーに対しては、難燃化効果が低い。
ロゲンを含まず、低発煙性で、腐蝕性ガス発生の恐れが
少なく、かつ少量で有効な難燃剤が希求されており、そ
の候補として加熱膨脹性黒鉛と何等かの相乗剤とを併用
する技術が開示されている。
赤リンと加熱膨脹性黒鉛とを少量配合することによるポ
リスチレンの難燃化が開示されている。しかし、加熱膨
脹性黒鉛と赤リンとの併用系では、難燃性はよいもの
の、発煙性の面で改良の余地があった。従って、加熱膨
脹性黒鉛に対する相乗剤として、発煙抑制効果のより高
いものが求められていた。
現状に鑑み、鋭意探索した結果、上記特許請求の範囲に
記載した特定のリン系化合物が、加熱膨脹性黒鉛と相乗
作用があり、更に発煙抑制効果があることを見出し、本
発明を完成させるに至った。
(C)の3成分を必須成分として含有することを特徴と
する難燃性ポリマー組成物に関するものである。
ウレタン及びポリシロキサンからなる群より選ばれる1
種又は2種以上のポリマー:100重量部 (B)室温から800〜1000℃への急速加熱前後の
比容積の差が100ml/g以上の加熱膨脹性黒鉛:1
〜30重量部。
は、ポリスチレン、エラストマー、ポリウレタン及びポ
リシロキサンからなる群より選ばれる1種又は2種以上
のポリマーである。
レン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルナ
フタレン等の所謂スチレン系化合物をモノマーとするも
のである。例えば、スチレンのホモポリマー、ゴム変性
された耐衝撃性ポリスチレン(以下「HIPS」と略
す)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合
体(以下「ABS」と略す)、(メタ)アクリル系ゴム
やエチレン−プロピレン共重合体にアクリル系モノマー
とスチレン系モノマーとをグラフト共重合させたもの等
が挙げられる。
は、天然ゴム(以下NRゴムと略す)、スチレンブタジ
エンゴム(以下SBRゴムと略す)、ポリブタジエンゴ
ム、ポリイソプレン、ニトリルゴム、アクリレートゴ
ム、ブチルゴム、エピクロルヒドリンゴム、スチレン−
ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレンブロック共
重合体、スチレン−エチレン−ブテン−スチレンブロッ
ク共重合体、水添SBR等の炭化水素系エラストマーが
挙げられる。
は、ジイソシアネート等のイソシアネート類とポリプロ
ピレングリコール類等の多価アルコール類とから製造さ
れる軟質ポリウレタン、硬質ポリウレタンフォーム、ポ
リウレタン繊維やポリウレタン塗料等が挙げられる。
は、側鎖にアルキル基やアルケニル基、フェニル基等を
もつポリオルガノシロキサンが挙げられ、具体的にはシ
リコーンエラストマーや室温硬化型シリコーンゴム、低
温硬化型シリコーンエラストマー、シリコーンシーラン
ト、シリコーン樹脂等が挙げられる。
用いる場合に限定されず、要求されるポリマー物性に応
じて、2種以上、更には、これら以外のポリマーとの混
合物を用いてもよい。
鉛である。加熱膨脹性黒鉛とは天然黒鉛又は人造黒鉛由
来の物質で、室温から800〜1000℃への急速加熱
により結晶のc軸方向に対して膨脹する性質を有し、な
おかつ室温から800〜1000℃への急速加熱前後の
比容積の差が100ml/g以上のものである。これ
は、100ml/g以上の膨脹性をもたないものは、1
00ml/g以上の膨脹性をもつものと比べて難燃性が
著しく小さいためである。なお、本発明においていう膨
脹性とは加熱後の比容積(ml/g)と室温での比容積
との差を意味する。
内で予め1000℃に加熱した石英ビーカーに加熱膨脹
性黒鉛を2g投入し、すばやく1000℃に加熱した電
気炉内に石英ビーカーを10秒間入れた後膨脹した黒鉛
の100mlの重量を計量し、ゆるみ見掛け比重(g/
ml)を測定し、 比容積=1/ゆるみ見掛け比重 とした。次に、加熱していない室温での加熱膨脹性黒鉛
の比容積を同様の方法で求め、 膨脹性=加熱後の比容積−室温での比容積 として、加熱膨脹性黒鉛の膨脹性を求めた。
で電子顕微鏡により観察したところ、a軸方向、b軸方
向にはほとんど膨脹しておらず、c軸方向にのみ膨脹が
認められた。
は、特に限定するものではないが、例えば、天然黒鉛又
は人造黒鉛を酸化処理することによって得られる。酸化
処理としては、硫酸中での過酸化水素や硝酸等の酸化剤
による処理が例示される。また、本発明の加熱膨脹性黒
鉛は黒鉛の還元処理によっても製造される。還元処理と
しては、非プロトン性有機溶媒中でのソジウムナフタレ
ニド等による処理が例示される。
果に影響する。好ましい粒度分布は、80メッシュの篩
を通る粒径のものが20重量%以下であり、さらに好ま
しくは、20〜1重量%である。80メッシュの篩を通
る粒径のものが20重量%より大きい場合、難燃効果が
不十分である。また80メッシュの篩を通る粒径のもの
が1重量%未満のときは、火炎にさらされた時の樹脂組
成物の形状保持性能が若干落ちる場合がある。
上大きい粒径であるものが好ましいが、大きな粒子配合
によるポリマー組成物の物性の低下を抑制する為に、加
熱膨脹性黒鉛の表面を、ブチルトリメトキシシラン、ヘ
キシルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラ
ン、デシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシ
シラン、テトラデシルトリメトキシシラン、ヘキサデシ
ルトリメトキシシラン等のアルキルトリアルコキシシラ
ン類、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシ
シラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピル
メチルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエ
トキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシ
シラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシ
ラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル
トリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリ
メトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシ
シラン等のシランカップリング剤や、イソプロピルトリ
イソステアロイルチタネート、イソプロピルトリデシル
ベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルトリス
(ジオクチルパイロホスフェート)チタネート、テトラ
イソプロピルビス(ジオクチルホスファイト)チタネー
ト、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスファイト)
チタネート、テトラ(2,2−ジアリルオキシメチル−
1−ブチル)ビス(ジ−トリデシル)ホスファイトチタ
ネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)オキシ
アセテートチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフ
ェート)エチレンチタネート等のチタネートカップリン
グ剤によって表面処理することも好ましい実施態様であ
る。
の酸化処理等により製造されるので、製造条件によって
は若干酸性を帯びることがある。その場合には、水酸化
マグネシウム又は水酸化アルミニウム等のアルカリ性物
質を共存させることによって、ポリマー組成物製造・加
工時の装置腐蝕を抑制できる。これらのアルカリ性物質
は好ましくは加熱膨脹性黒鉛の近傍に存在するのが効率
的である。従って、これらのアルカリ性物質を、加熱膨
脹性黒鉛と予め混合することによって、加熱膨脹性黒鉛
粒子表面に付着させるのが好ましい。アルカリ性物質の
配合量は、加熱膨脹性黒鉛に対し10重量%未満で十分
である。
ある。リン化合物としては、(B)成分の加熱膨脹性黒
鉛の相乗作用を有し、且つ発煙抑制効果のあるものであ
れば、特に限定されるものではないが、リンのオキソ酸
(以下「リン酸」と称する)誘導体であり、例えばリン
酸塩、リン酸エステルの塩、縮合リン酸塩が好適な例と
して挙げられる。中でも窒素を含んだものが難燃性能が
高い。具体的には、ポリリン酸アンモニウム、メラミン
変性ポリリン酸アンモニウム、ポリリン酸メラミン、リ
ン酸メラミン等の含窒素リン酸塩が挙げられ、これらの
うちポリリン酸アンモニウムがリン含有率が高いので最
も好適である。特に耐水性が要求される用途では、メラ
ミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂
によって表面を被覆したポリリン酸アンモニウムが好ま
しい。
併用は、ポリオレフィン系ポリマー以外に対しては、新
規なものである。特開平6−25476号公報には、リ
ン化合物と加熱膨脹性黒鉛との併用が記載されている。
しかし、これはポリオレフィン系ポリマーに限定した難
燃化技術の開示である。一般に、同一の難燃剤であって
も適用されるポリマーが異なれば難燃性能は大きく異な
ることが屡々であり、ポリオレフィンに有効である難燃
剤がそれ以外のポリマーにも有効であるとは予想できる
ものではない。
配合割合は、(A)成分100重量部に対して、(B)
及び(C)成分夫々が1〜30重量部である。(B)及
び(C)成分夫々が1重量部未満では難燃性が不十分で
あり、一方、30重量部を超える配合は、難燃効果の増
大は少なく、ポリマー物性の低下を来す。
及び(C)の3成分に加えて、赤リンを併用するもので
ある。(C)成分はリン化合物であるので、難燃元素で
あるリンの含有率は赤リンに比べれば低い。リンの単体
である赤リンを少量併用することで、赤リンを併用しな
い系より少量の難燃剤総量で高度の難燃化と低発煙性と
を達成することが可能となる。
表面を熱硬化性樹脂及び無機化合物からなる群より選ば
れる1種又は2種以上の化合物で表面処理されたものが
特に好ましい。
は、特に限定するものではないが、例えばフェノール樹
脂、メラミン樹脂等が好適なものとして挙げられる。ま
た同様に被覆に用いられる無機化合物としては、特に限
定するものではないが、例えばマグネシウム、アルミニ
ウム、ニッケル、鉄、コバルト等の水酸化物又は酸化物
等が好適なものとして挙げられる。
0重量部に対して、0.1重量部〜20重量部である。
0.1重量部未満では難燃性が不十分であり、一方、2
0重量部を超える配合は、難燃効果の増大は少ない。
果を損わぬ範囲で他の難燃剤、例えば水酸化マグネシウ
ムや水酸化アルミニウム等の金属水酸化物を併用するこ
とが可能である。また、必要に応じて、無機充填剤、着
色剤、酸化防止剤、光安定剤、光吸収剤、可塑剤、プロ
セスオイル、架橋剤、発泡剤等の種々の添加剤の配合が
可能である。
可能である。
ゲンを含まず、高度の難燃性を備え、かつ発煙性の抑制
されたポリマー組成物が与えられる。
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。
次のものを用いた。
0重量部をベースとし、硫黄2.5重量部、亜鉛華(堺
化学(株)製、1号)5重量部、ステアリン酸2重量
部、ハードトップクレー(白石カルシウム(株)製)7
5重量部、促進剤CZ(大内新興(株)製、ノクセラー
CZ)1.25重量部、促進剤TT(大内新興(株)
製、ノクセラーTT)0.3重量部、老化防止剤(大内
新興(株)製、ノクラックー810A)1重量部をロー
ルで混練したコンパウンド。
プレン1502)100重量部をベースとし、硫黄6重
量部、亜鉛華(堺化学(株)製、1号)2重量部、ステ
アリン酸2.5重量部、ホワイトカーボン(日本シリカ
(株)製 、ニップシールVN3)55重量部、ナフテ
ンオイル(出光興産(株)製、ダイアナプロオセスオイ
ル)20重量部、ジエチレングリコール5.5重量部、
促進剤DM(大内新興(株)製、ノクセラーDM)1.
7重量部、促進剤D(大内新興(株)製、ノクセラー
D)0.6重量部、老化防止剤(大内新興(株)製、ノ
クラックSP)1重量部 をロールで混練したコンパウ
ンド。
東圧(株)製、MN−3050)100重量部、トリレ
ンジイソシアネート(日本ポリウレタン(株)製、T−
80)55重量部、水4重量部、トリエチレンジアミン
(東ソー(株)製)0.3部、N−エチルモルホリン
(日本乳化剤(株)製、NEM)0.2重量部、ネオス
タンジオクテート(日東化成(株)製 、U−28)
0.35重量部、シリコーン整泡剤(日本ユニカー(株
)製、L−580)1.2重量部、ジクロロメタン1
0重量部。
ムコンパウンド(信越化学(株)製、KE−650−
U)100重量部、2,5−ジメチル−2,5−ビス
(ターシャリーブチルパーオキシ)−ヘキサンを約25
%含有したC−8加硫剤(信越化学(株)製)2量部配
合したコンパウンド。
(株)製、CA−60) (B2):表面をシランカップリング剤で処理した加熱
膨脹性黒鉛(中央化成(株)製、CA−60S) (B3):予め水酸化マグネシウムと混合した(配合
量:加熱膨脹性黒鉛に対し数重量%)加熱膨脹性黒鉛
(中央化成(株)製、CA−60N) なお、B1〜B3の膨脹性及び粒度分布を表1に示す。
ポリホスフェート(リン化学工業(株)製、ノーバホワ
イトPA−6) (C2):表面未処理アンモニウムポリホスフェート
(リン化学工業(株)製、ノーバホワイトPA−2)。
ーバレッド120) E成分(臭素系難燃剤) (E1):臭素化エポキシポリマー(東都化成(株)
製、TB−60)と三酸化アンチモンとの重量比7/1
の混合物 (E2):塩素化ポリエチレン(ダイソー(株)製、G
235)、テトラブロモビスフェノールA(東ソー
(株)製、フレームカット120G)及び三酸化アンチ
モンの重量比5/22/8の混合物 (E3):デカブロモジフェニルオキサイド(東ソー
(株)製、フレームカット110R)と三酸化アンチモ
ンとの重量比3/1の組成物 (E4):塩素化パラフィン(東ソー(株)製、A−7
0)と三酸化アンチモンとの重量比1/1の組成物 (E5):トリス(クロロプロピル)ホスフェート(ア
クゾ鹿島(株)製、ファイロールPCF)。
℃)、射出成形(210℃,冷却温度45℃,型締圧5
3ton)によって試験片を調製した。難燃性はUL−
94垂直燃焼試験によって評価した。発煙性は、NBS
法の有炎モードで測定した。発煙性測定用試験片の厚さ
は、HIPS(A1)では1/16インチ、ABS(A
2)では1/32インチとした。これらの結果を表2に
示す。表中では、発煙性として、煙濃度の最大値(Dm
ax)で表示した。
レン(A1)を使用した場合について説明する。表2の
比較例2、比較例3では、(B)、(C)成分(加熱膨
脹性黒鉛)単独では、難燃性の向上が認められない。し
かし、実施例1〜実施例9で示す様に、(B)成分と
(C)成分の併用によって、耐衝撃性ポリスチレンにつ
いて高度の難燃性が達成されるという相乗効果が明らか
である。また、実施例3と実施例7から、ポリリン酸ア
ンモニウムの表面処理が難燃性に悪影響を及ぼさないこ
とも示されている。(B)成分の加熱膨脹性黒鉛に対す
る表面処理や水酸化マグネシウム処理が難燃性に影響し
ないことは、実施例3、実施例8、実施例9から明らか
である。(B)、(C)成分に加えて赤リン(D成分)
を併用することによって、難燃剤全体の配合量が低減で
きることは、実施例10に示されている。本発明の難燃
化技術が臭素系難燃剤配合に比べて著しく発煙性を抑制
することは、実施例1〜実施例9と比較例5との比較に
よって明瞭である。また、加熱膨脹性黒鉛と赤リンとの
併用(比較例4)に比べても、本発明の発煙抑制効果は
大きい。(A)成分としてABS(A2)を用いた場合
にも、(A1)を用いた場合と同様に、本発明によっ
て、高度の難燃性と低発煙性が発現されることが表2の
結果から明らかである。
示した配合割合で原料をロール混練し(60℃,20
分)、圧縮成形(160℃,150Kg/cm2)で加
硫し試験片を調製した。得られたエラストマー組成物の
難燃性をJISK 7201に準拠した酸素指数(以
下、OIと略称する)で、NBS法の有炎モードで発煙
性(Dmax)を評価した。結果を表3に示す。
ラストマー組成物は、比較例に比べ極めて優れた高難燃
性と低発煙性を発現していることが分かる。
室温で混合反応させ試験片を調製した。得られたポリウ
レタン組成物をFMVSS−302に準拠した難燃評価
方法(燃焼距離)とNBS法の有炎モードで発煙性(D
max)を評価した。結果を表4に示す。
リウレタン組成物は、比較例に比べ極めて優れた高難燃
性と低発煙性を発現していることが分かる。
コンパウンドを用い、表5に示した配合割合で原料をロ
ール混練し(30℃,15分)、圧縮成形(170℃,
120Kg/cm2)で加硫し試験片を調製した。
K 7201に準拠した難燃評価方法(OI)とNBS
法の有炎モードで発煙性(Dmax)を評価した。結果
を表5に示す。
リシロキサン組成物は、比較例に比べ極めて優れた高難
燃性と低発煙性を発現していることが分かる。
Claims (11)
- 【請求項1】 下記(A)、(B)及び(C)の3成分
を必須成分として含有することを特徴とする難燃性ポリ
マー組成物。 (A)ポリスチレン、エラストマー、ポリウレタン及び
ポリシロキサンからなる群より選ばれる1種又は2種以
上のポリマー:100重量部 (B)室温から800〜1000℃への急速加熱前後の
比容積の差が100ml/g以上の加熱膨脹性黒鉛:1
〜30重量部 (C)リン化合物:1〜30重量部 - 【請求項2】 ポリマーがポリスチレンであることを特
徴とする請求項1に記載の難燃性ポリマー組成物。 - 【請求項3】 リン化合物が、リン酸エステル、リン酸
塩、リン酸エステル塩、縮合リン酸塩からなる群より選
ばれる1種又は2種以上リン酸誘導体であることを特徴
とする請求項1又は請求項2に記載の難燃性ポリマー組
成物。 - 【請求項4】 リン化合物が、窒素を含むリン酸誘導体
であることを特徴とする請求項3に記載の難燃性ポリマ
ー組成物。 - 【請求項5】 縮合リン酸塩が、ポリリン酸アンモニウ
ムであることを特徴とする請求項3に記載の難燃性ポリ
マー組成物。 - 【請求項6】 ポリリン酸アンモニウムが、熱硬化性樹
脂によって表面被覆されていることを特徴とする請求項
5に記載の難燃性ポリマー組成物。 - 【請求項7】 加熱膨脹性黒鉛の粒度分布が、80メッ
シュの篩を通る粒径のものが20重量%以下であること
を特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の
難燃性ポリマー組成物。 - 【請求項8】 加熱膨脹性黒鉛が、シランカップリング
剤及びチタネートカップリング剤からなる群より選ばれ
る1種又は2種以上によって表面処理されていることを
特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の難
燃性ポリマー組成物。 - 【請求項9】 加熱膨脹性黒鉛が、予め水酸化マグネシ
ウム及び/又は水酸化アルミニウムと混合されているこ
とを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれかに記載
の難燃性ポリマー組成物。 - 【請求項10】 請求項1に記載の(A)、(B)及び
(C)の3成分に加えて、更に、赤リンを0.1〜20
重量部含有することを特徴とする請求項1乃至請求項9
のいずれかに記載の難燃性ポリマー組成物。 - 【請求項11】 赤リンが、熱硬化性樹脂及び無機化合
物からなる群より選ばれる1種又は2種以上の化合物で
表面処理されていることを特徴とする請求項10に記載
の難燃性ポリマー組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4470296A JPH08302202A (ja) | 1995-03-03 | 1996-03-01 | 難燃性ポリマー組成物 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-44376 | 1995-03-03 | ||
| JP4437695 | 1995-03-03 | ||
| JP4470296A JPH08302202A (ja) | 1995-03-03 | 1996-03-01 | 難燃性ポリマー組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08302202A true JPH08302202A (ja) | 1996-11-19 |
Family
ID=26384251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4470296A Pending JPH08302202A (ja) | 1995-03-03 | 1996-03-01 | 難燃性ポリマー組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08302202A (ja) |
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